DD159445B1

DD159445B1 - Schwingungsisolierung fuer kreiselarbeitsmaschinen

Info

Publication number: DD159445B1
Application number: DD81230555A
Authority: DD
Inventors: Karl Resch; Dietmar Bazant
Original assignee: Plastluefter & Anlagenbau Veb
Priority date: 1981-06-04
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1986-03-12
Also published as: SE8203367L; DD159445A1; NL8201860A; IT8248581A0; IT1148953B; BE893346A; DE3215129A1; FR2507274A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsisolierung für Kre'iselarbeUsmaschinei , insbesondere für Ventilatoren axialei und radialer Bauart, bei denen Antriebsmotor und Laufrad vorzugsweise mit vertikaler Achse angeordnet sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Dachventilatoren axialer und radialer Bauart bekannt, bei denen der Motor auf einer Montageplatte befestigt ist. Diese Montageplatte ist starr mit der Stützkonstruktion verbunden, die gleichzeitig als Montageelement für die Dachbefestigung dient.

Solche Dachventüatoren werden üblicherweise ebenfalls starr auf dem Dach befestigt.

Der Nachteil dieser bekannten Dachventilatoren besteht darin, daß durch den Motor und das Laufrad von Restumwuchten und Verschmutzungen verursachte periodische Erregerkräfte auf den gesamten Ventilator und das Dach übertragen werden. Diese Erregerkräfte müssen bei größeren Ventilatoren von den Ventilatorbauteilen, besonders der Montageplatte und der Stützkonstruktion, sicher aufgenommen werden. Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit ist es deshalb erforderlich, die Ventilatoren so auszubilden, daß Schwingungen der Ventilatorbauteile weitestgehend vermieden werden. Diese Aufgabe wird üblicherweise durch eine Konstruktion gelöst, deren Dimensionierung nicht nach statischen, sondern nach dynamischen Gesichtspunkten erfolgt, wobei die Eigenfrequenz der Ventilatorbauteile wesentlich über oder unter der Erregerfrequenz des Antriebes liegen muß. Eine Ventilatorkonstruktion mit hoher Eigenfrequenz erfordert jedoch eine überaus stabile und damit materialaufwendige Konstruktion, während Ventilatorkonstruktionen mit tiefen Eigenfrequenzen wegen der begrenzten Festigkeit der Werkstoffe nur mit hochwertigen und kostenaufwendigen Spezialwerkstoffen realisierbar wären und daher unüblich sind.

Unabhängig von der Konstruktion des Ventilators werden die auftretenden Schwingungen auf die Dachkonstruktion und damit auf das Bauwerk übertragen und verursachen in Abhängigkeit von der Ventilatorgroße Schaden am Bauwerk, die von der Zerstörung der Dachhaut bis zur Rißbildung an Konstruktionselementen führen können.

Es ist auch bereits bekannt, größere Ventilatoren mit erheblichen Erregerkräften schwingungsisoliert zu montieren. Dazu werden je nach Baugröße der Ventilatoren entweder zwischen dem Ventilator und der Dachkonstruktion geeignete Schwingungsdämpfer angeordnet oder der Ventilator wird auf einem Schwingungsfundament montiert. Solche Schwingungsfundamente bestehen vorzugsweise aus stabilen Stahlbetonrahmen auf Schwingungsdämpfer^ Diese bekannte Schwingungsisolierung fü: Ventilatoren unterbindet zwar die Übertragung von Schwingungen auf das Bauwerk, weist jedoch den Nachteil auf, daß die Schwingungen im Ventilator selbst weiterhin auftreten und al i Luftschall abgestrahlt werden und die schwingungsisolierte Montage einen erheblichen zusatzlichen technisch-ökonomischen Aufwand am Bauwerk erfordp'i. Darüber hinaus werden durch solche teilweise komplizierten bautechnischen Einsatzbedingungen die Einsät möglichkeiten dieser Ventilatoren beträchtlich eingeschränkt.

Es ist weiterhin nach dem DD-WP 147564 bekannt, den Motor mit einem zwischengeordneten Formteil aus Elast auf der Montageplatte zu befestigen.

Der Nachteil dieser bekannten Motorbefestigung besteht in der Beschränkung ihrer Wirkuna auf die Dämpfung des Motorgeräusches und die Verhinderung der Ausbreitung des Körperschalles bei Ventilatoren kleiner und mittlerer Bauart. Bei größeren Ventilatoren ist eine solche Motorbefestigung jedoch nicht geeignet, die Übertragung dar Schwingungen im Drehfrequenzbereich auf die Ventilatorbauteile und das Bauwerk wirksam zu verhindern.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung dei angeführten Nachteile mit geringem technisch-ökonomischem Aufwand durch primäre Maßnahmen der Schwingungsisolierung die Gebrauchswerteigenschaften von Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere von größeren Dach ventilatoren, zu erhöhen, den Materialeinsat; bei ihrer Herstellung unii Montage zu verringern, die bautechnischen Einsatzbedingungen zu vereinfachen und den Umweltschutz und damit die Arbeits- und Lebensbedingungen der Werktätigen zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktive Lösung für Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere fur gtößere Dachventilatoren axialer und radialer Bauart, zu entwickeln, bei der unter Gewährleistung eines engen und d?n ,it energieökonomischen Spaltes zwischen Laufrad und feststehendem Unterteil die Übertragung von Schwingungen des Motors und des Laufrades auf die Ventilatorbauteile und diesen auf das Bauwerk unterdrückt und zugleich die Anwendung einer materialökonomischen Leichtbauweise für diese Ventilatorbauteile ohne den Einsatz von hochfesten Spezialwerkstoffen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:

Das Unterteil der Kreiselarbeitsmaschine weist in bekannter Weise Stützsäulen auf, an deren Säulenbolzen die Haube befestigt ist. Die Montageplatte mit dem Motor und dem Laufrad ist innerhalb der Stützkonstruktion des Ventilators auf Federelem^nten gelagert. Die Montageplatte weist Ausnehmungen für die Säulenbolzen auf und ist auf diesen Säulenbolzen geführt. Di' Federelemente umschließen die Säulenbolzen berührungsfrei und sind in Federtellern an der Montageplatte und der Stützsäule gelagert.

In einer bevorzugten Variante der Erfindung besteht die Montageplatte nicht mehr aus einer geschlossenen Platte, sondern aus einem Trägerrost aus vier paarweise als Doppelkreuz übereinanderliegenden Einzelträgern, die an den Kreuzungsstellen starr miteinander verbunden sind. Der Motor ist nur an einem Trägerpaar befestigt. Dieses motortragende Trägerpaar weist vorzugsweise ein Trägheitsmoment vom 1,5fachen des Trägheitsmomentes des anderen Trägerpaares auf.

Als Federelement ist vorzugsweise eine Schraubendruckfeder vorgesehen. Dieses Federelement kann eine sprunghaft steigende Federkonstante aufweisen, alternativ kann auch der Säulenbolzen mit einem Anschlag zur Begrenzung des Federweges versehen sein. Erfindungsgemäß wird innerhalb der starren Verbindung des Unterteiles mit den Stützsäulen und der Haube die Antriebseinheit von Motor, Laufrad und Montageplatte elastisch auf Federelementen gelagert. Diese Federelemente bilden zusammen mit der Montageplatte, dem Laufrad und dem Motor ein in mehreren Freiheitsgraden schwingungsfähiges System, dessen einzelne Bauteile eine Eigenfrequenz nahe der Erregerfrequenz aufweisen können und deshalb auch ohne Spezialwerkstoffe in Leichtbauweise herstellbar sind. Durch das zwischengeschaltete Federelement wird das System derart verstimmt, daß die Eigenfrequenz dieses Systems weit unterhalb der Erregerfrequenz liegt.

Die Steife der Federelemente wird nach der Erregerfrequenz, der «ehwingfähigen Masse und der Eigenelastizität äer Montageplatte und der Stützsäulen bestimmt. Sie sind so zu dimensionieren, daß alle Eigenfrequenzen des aus dem Antrieb mit Motor, Laufrad und Montageplatte und dem Federsystem mit Federelementen und Eigenelastizität der Bauteile bestehenden schwingungsfähigen Systems so weit unterhalb der Erregerfrequenz liegen, daß die Schwingungsamplituden der Montageplatte und der Stützsäulen erheblich verkleinert werden. Als Eigenfrequenzen sind dabei Vertikal- und Horizontal- sowie Taumelschwingungen zu berücksichtigen. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit die Erreichung von Eigenfrequenzen im Bereich des 0,3- bis 0,5fachen der Erregerfrequenz.

Zur einwandfreien Aufnahme des Nenn- und Anfahrmomentes sJnd die Federelemente mit einem großen Abstand zur Antriebsachse anzuordnen. Das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers der Stützsäulen mit mindestens dem 1,35fachen des Laufraddurchmessers erfüllt diese Bedingung und ermöglicht zugleich die Anwendung eines konstruktiv und technologisch vorteilhaften ganzzahligen Verhältnisses der Anzahl der Stützsaulen zur Anzahl der Schaufeln des Laufrades, das bisher wegen der dabei auftretenden schwingungssteigernden Summierung der Kompression beim gleichzeitigen Schaufeldurchgang an den Stützsäulen nicht zulässig war.

Beim An-und Auslaufen des Motors tritt ein Resonanzdurchlauf mit großen Schwingungsamplituden auf. Um auch in dieser Betriebsphase den einwandfreien Lauf des Laufrades zu gewährleisten, ist eine mechanische Begrenzung des Federweges durch einen Anschlag oder der Einsatz von Federelementen mit sprungha#H?er#ndarlicher Federkonstante vorzusehen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schwingungsisolierung entsteht sowohl bei der Herstellung als auch bei der Anwendung der Dachventilatoren.

Bai der herstellung iulcliörartschwingungsisuliörter Ventilatoren ist durch tJits Scriwingungöisulierung eine Lj.ci.^u,, J~j aller Ventilatorbauteile möglich, die bisher nicht erreichbar war, Ottreh diese materialökonomische Konstruktion tritt eine beträchtliche Einsparung von Material und Kosten ein.

Bei der Anwendung der Ventilatoren ist deren geringere Masse und der mögliche Verzicht auf weitere zusätzliche Maßnahmen einer bautechnischen Schwingungsisolierung nochmals material· und kostensparend. Die integrierte Schwingungsisolierung erhöht zudem die Nutzungsdauer des Ventilators und der betroffenen Bauwerksteile. Darüber hinaus wird durch die nahezu vollständige Unterdrückung der Schwingungen im Ventilator selbst die Umweltbelästigung erheblich verringert und damit em wesentlicher Beitrag zur Verbesserung der Arbeits- und Lebensbedingungen geleistet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung wird der Querschnitt einer Schwingungsisolierung gezeigt.

Die Stützkonstruktion des Dachventilators besteht aus einem Unterteil 4 mit kreisförmigem Grundriß und acht auf dem Umfang dieses Kreises im gleichen Abstand voneinander angeordneten Stützsäulen 5, in die Säulenbolzen 9 eingelassen sind. Diese Stützkonstruktion ist aus einer Stahl-Plast-Verbundkonstruktion in Leichtbauweise hergestellt.

Der Motor 1 des Dachventilators ist auf der Oberseite der Montageplatte 3 angeordnet. Die Montageplatte 3, ebenfalls in Leichtbauweise, besteht aus einem Trägerrost aus vier Leichtbauprofilen, die derart paarweise übereinander gelegt sind, daß die Trägerachsen den Stützsäulenkreis in seinen Achtelpunkten, der Lage der Säulenbolzen 9 entsprechend, schneidet. Die Kreuzungspunkte der vier Träger sind starr miteinander verbunden. Der Motor 1 ist jedoch nur an einem der beiden Trägerpaare befestigt. Dieses motortragende Trägerpaar weist ein Trägheitsmoment von etwa dem 1,5fachen des Trägheitsmomentes des anderen Trägerpaares auf. Das Laufrad 2 mit acht Schaufeln ist unterhalb des Trägerrostes direkt an der vertikalen Welle des Motors 1 befestigt. Zwischen dem Teilkreisdurchmesser der Stützsäulen S und dem Durchmesser des Laufrades 2 besteht ein Verhältnis von mindestens 1,35 zu 1.

Die acht Enden der vier Träger der Montageplatte 3 weisen Ausnehmungen auf. An der Unterseite dieser Trägerenden, korrespondierend mit den Ausnehmungen, sind obere Federteller 8 angebracht. Die Stützsäulen 5 sind mit den entsprechenden unteren ^dertellern 8 versehen. Auf diese unteren Federte!!·«· 8 sind als Federelement 7 Schraubendruckfeder, ι aufgesetzt, die einen wesentlich größeren Durchmesser als die Säulenbolzen 9 aufweisen und diese damit berührungsfrei umschließen. Die Montageplatte 3 ist durch die Ausnehmungen an den Trägerenden auf den Säulenbolzen 9 geführt und sitzt auf den Federelementen 7 auf, die durch die Federteller 8 arretiert sind.

An dem oberen, über die Montageplatte 3 hinausragendem Teil der Säulenbolzen 9 ist die Haube 6 befestigt, die damit zugleich als Transportsicherung des gesamten Antriebes und als Amplitudenbegrenzung für den Resonanzdurchlauf dient.

Claims

1. Schwingt, igsisolierung für Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere für Dachventilatoren axialer und radialer Bauart, mit innerhalb der Stützkonstruktion eines Ventilators an einer Montageplatte angebrachtem Motor mit vorzugsweise vertikal angeordneter Achse und einem Unterteil der Kreiselarbeitsmaschinen mit Stützsäulen, an deren Säulenbolzen die Haubo befestigt ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Montageplatte (3) mit dem Motor (1) und dem Laufrad (2) innerhalb der Stützkonstruktion des Ventilators auf Federelementen (7) gelagert ist, wobei die Montageplatte (3) Ausnehmungen für die Säulenbolzen (9) aufweist und auf diesen Säulenbolzen (9) geführt ist und die Federslemento (7) die Säulenbolzen (9) berührungsfrei umschließen und in Federtellern (8) an der Montageplatte (3) und der Stützsaulo (6) gelagert sind.

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Erfindungsanspruch:

2. Schwingungsisolierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß dio Montageplatte (3) vorzugsweise aus einem Trägerrost aus vier paarweise eis Doppelkreuz übereinanderliegenden und starr miteinander verbundenen Trägern besteht, wobei der Motor (1) nur an einem Trägerpaar befestigt ist und dieses motortragende Trägerpaar ein Trägheitsmoment vom vorzugsweise 1,5facl\en des Trägheitsmomentes des anderen Trägerpaares aufweist.

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